Двумерные заряженные системы на поверхности жидкого гелия. Устойчивость и реконструкция заряженных пленок жидкости

• Автор: Лебедева, Елена Владимировна
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Черноголовка
• Количество страниц: 137 с. : ил.

1 Введение

2 Массивный гелий

2.1 Геометрия задачи

2.2 Неустойчивость заряженной поверхности гелия

2.3 Реконструкция, динамическое описание

2.4 Реконструкция, вариационное описание

2.5 Экспериментальные результаты

& 2.6 Луночное описание реконструкции

3 Тонкая пленка в инверсионных условиях

3.1 Особенности инверсионной задачи

3.2 Неустойчивость инверсионной пленки

3.3 Реконструкция пленки бесконечных размеров
3.4 Реконструкция ограниченной нейтральной пленки
3.5 Реконструкция заряженной инверсионной пленки
4 Заряженная тонкая пленка жидкости
4.1 Введение
4.2 Бесконечная заряженная пленка
4.3 Реконструкция бесконечной заряженной пленки с произволь-
^ ным (1
4.4 Критическое поведение тонкой пленки
4.5 Деформация заряженной пленки ограниченных размеров
4.6 Обсуждение экспериментов по неустойчивости и реконструкции на тонких пленках
5 Двумерная система макроскопических кластеров у поверхности жидкого гелия
5.1 Диплоны и ионы большого радиуса
5.2 Заряженные комплексы
6 Заключение
Литература

1. Введение.
Двумерные заряженные системы на поверхности жидкости при низких температурах изучаются давно, и интерес к ним не ослабевает. В данной диссертации рассматриваются лишь некоторые аспекты этой обширной тематики. И хотя предпринятые теоретические исследования относятся к достаточно разнородному набору объектов, имеются существенные обобщающие моменты. Во-первых, свойства двумерных заряженных систем исследуются в основном методами электростатики, т.е. рассматривается только такой круг явлений, где квантовые характеристики частиц, составляющих 2Б систему, можно не принимать в расчет. Во-вторых, главное внимание уделяется определению тех условий, при которых данные 2Б системы устойчивы.
Проблема устойчивости заряженной поверхности жидкости возникла в 30-е годы в связи с обнаружением распада тяжелых атомных ядер. Капельный сценарий этой неустойчивости, предложенный Френкелем [1, 2], и независимо Бором и Уилером [3] оказался первой приемлемой моделью, объясняющей происхождение данного фундаментального явления. Более ранний и менее знаменитый плоский вариант задачи о спектре колебаний заряженной поверхности жидкости (Френкель [4, 5], Тонко [б]), оказался востребованным по существу лишь в 70-е годы, когда начались интенсивные исследования свойств различных низкоразмерных заряженных образований. Одно из них - 2Б заряженная система на поверхности жидких

Рис. 3.2. профиль поверхности.
приведены на рис. 3.2 из [57]. Кривая 1 отвечает профилю поверхности с N = 1, а кривая 2 - с N = 2. Координаты х и у нормированы на капиллярную длину а и критическую толщину пленки /г* соответственно. Энергия пленки с одним максимумом, выраженная в единицах Е$ ~ {ард)1/2}12/4,

оказалась равной Е = —3.80-Бо, а энергия системы с двумя максимумами
- Ег = -2.86 £0.
Кроме того, было проверено, что вторая вариация энергии жидкого слоя с одним минимумом
Г1!2
15®Е= / с1х 5((х)А5((х),
J-L|2

д а °2 Р9 . У 2дх2 2 С4 (я)
- линейный дифференциальный оператор, положительно определена для значений Ь < 13а и /г < 10/г*. Это означает, что малые возмущения реконструированной пленки с N = 1 привели бы к увеличению энергии системы, и это говорит о ее устойчивости.